Zestaw głośnikowy HiFi MONITOR A4

Zestaw głośnikowy HiFi MONITOR A4 Monitor A4 jest konstrukcj¹ amatorsk¹ o parametrach dorûwnuj¹cych granicznym moøliwoúciom systemu dwudroønego. SpoúrÛd ma³ych zespo³ûw g³oúnikowych z pewnoúci¹ naleøy do najlepszych, jakie ods³uchiwaliúmy. Idealnie zaspokoi potrzeby audiofilûw borykaj¹cych sií w domu z problemami przestrzeni. Nazwa kolumny zosta³a wziíta od formatu arkusza papieru A4. Ma ona jedn¹ wadí - nie jest tania. Podstawowe parametry zespołu głośnikowego Typ obudowy: bass refleks Objętość: ok. 9dm 3 Wymiary: 298x210x269mm (wys. x szer. x głęb.) Głośniki: nisko średniotonowy Scan Speak typu 15W8530K00 (15cm) wysokotonowy Scan Speak typu D2904/980000 (28mm) Efektywność: 85,5dB/W/1m Impedancja znamionowa: 8Ω Moc znamionowa: 60W Przybliżona cena (jeden zespół głośnikowy, bez obudowy): 1600zł Artyku³ publikujemy na podstawie umowy z wydawc¹ miesiícznika "Elektor Electronics". Editorial items appearing on pages 35..39 are the copyright property of (C) Segment B.V., the Netherlands, 1998 which reserves all rights. Z wszelkich moøliwych wzglídûw domowa kolumna g³oúnikowa powinna byê moøliwie najmniejsza. Ale podstawowe wyraøenie opisuj¹ce efektywnoúê: η=k n f 33 V b (gdzie dla dobrze zaprojektowanej obudowy bass-refleks k n =2 * 10-6, a dla dobrej jakoúci obudowy zamkniítej k n = 10-6, f 3 jest doln¹ czístotliwoúci¹ graniczn¹ przy -3dB, a V b oznacza objítoúê obudowy w litrach) wskazuje, øe kaøda zmiana objítoúci czy czístotliwoúci granicznej odbija sií na efektywnoúci. Jeøeli wiíc objítoúê obudowy zostanie zmniejszona, to albo trzeba pogodziê sií z zawíøeniem pasma czístotliwoúci, albo ze strat¹ efektywnoúci. Obecnie, wobec duøych moøliwoúci wzmacniaczy mocy, obniøenie wydajnoúci nie stanowi problemu, wiíc przy niewielkiej obudowie daje sií do pewnego stopnia zachowaê szerokoúê pasma przenoszenia. Z takim kompromisem nie moøna oczywiúcie posuwaê sií zbyt daleko, bowiem na przeszkodzie stoi termiczne ograniczenie mocy traconej w cewce g³oúnika oraz rosn¹ca nieliniowoúê otworu bassrefleks i objítoúci powietrza w obudowie. Staranny projekt Monitora A4 pozwoli³ osi¹gn¹ê w³aúciwy kompromis pomiídzy dwoma, wydawa³oby sií nieporûwnywalnymi, parametrami, ma³¹ objítoúci¹ i wysok¹ jakoúci¹ odtwarzania düwiíku. Dostrojenie bass-refleksu zosta³o bardzo dobrze obliczone, mocna obudowa jest wolna od rezonansûw, zwrotnica jest doskonale zestrojona, a nie bez znaczenia jest uøycie dwûch wysokiej jakoúci g³oúnikûw znanej duòskiej firmy Scan-Speak. A4 jakoúci¹ nie rûøni sií wiele od kolumn znacznie wiíkszych rozmiarûw, a jej düwiík jest realistyczny z zaskakuj¹co skutecznymi basami. W czasie testûw ods³uchu wielu ze s³uchaczy (ktûrzy nie mogli widzieê g³oúnikûw) myúla³o, øe s³uchaj¹ znacznie wiíkszych zespo³ûw. System dwudroøny Czasy, gdy o systemach dwudroønych trochí lekcewaø¹co czy nawet drwi¹co mûwi³o sií ìtylko dwudroøneî, juø dawno miní³y. Po krûtkiej euforii systemy czteroczy piíciodroøne znikní³y i wielu producentûw chítnie wrûci³o do systemûw dwu- i trûjdroønych. OdpowiedzieÊ na odwieczne pytanie, ktûry z tych systemûw jest lepszy, moøna tylko wtedy, gdy znane s¹ wszystkie szczegû³y. Nawet wûwczas trzeba pamiítaê, øe kaødy system wielodroøny jest rozwi¹zaniem kompromisowym. Idealnym rozwi¹zaniem by³by jeden g³oúnik o p³askiej amplitudowej i fazowej charakterystyce czístotliwoúciowej w ca³ym paúmie akustycznym od 20Hz do 20kHz. Takie g³oúniki (jak dot¹d) nie istniej¹, a ca³e pasmo akustyczne jest z koniecznoúci odtwarzane przez dwa lub trzy g³oúniki. W nachodz¹cych na siebie zakresach ich charakterystyk czístotliwoúciowych powstaj¹, nie daj¹ce sií ³atwo wyeliminowaê, zniekszta³cenia. Zatem wiíkszoúê producentûw ogranicza liczbí tych zakresûw, a zatem i liczbí g³oúnikûw. WybÛr liczby g³oúnikûw systemu wielodroønego zaleøy od za- 35

³ych obudowach. Doskona³ym przyk³adem takiego g³oúnika jest ten, ktûrego uøyto w A4. Rys. 1. Zwrotnica składa się z dwóch sekcji: filtru dolnoprzepus towego pierwszego rzędu dla zakresu niskich i średnich częstotliwości i filtru górnoprzepusto wego trzeciego rzędu dla wysokich częstotliwości. ³oøonego pasma odtwarzania. Jeøeli na przyk³ad jest wymagany bardzo wysoki poziom ciúnienia akustycznego w zakresie najniøszych czístotliwoúci, potrzebny bídzie g³oúnik niskotonowy o úrednicy nie mniejszej od 25cm. Niestety takie g³oúniki maj¹ tendencjí do rezonowania w zakresie czístotliwoúci nisko-úrednich. Wskutek tego staj¹ sií nieuøyteczne powyøej 1kHz, a to wyklucza ich uøycie w systemach dwudroønych, nie ma bowiem g³oúnikûw wysokotonowych, pokrywaj¹cych zakres 1kHz..20kHz. Kopu³ki o úrednicy 28mm zazwyczaj nie przenosz¹ czístotliwoúci poniøej 2..3kHz, a 19-milimetrowe poniøej 4..5kHz. Jeøeli w zakresie niskich czístotliwoúci dopuszcza sií poziom ciúnienia akustycznego poniøej 100dB, to moøna uøyê mniejszego g³oúnika niskotonowego. Ale do wystarczaj¹cego odtwarzania niskich tonûw poziom ten nie powinien byê wiele niøszy, aby nie eliminowaê czístotliwoúci poniøej 50Hz. Jednakøe zastosowany w A4 g³oúnik nisko-úredniotonowy jest zdolny do odtwarzania niskich czístotliwoúci z wystarczaj¹c¹ moc¹. G³oúniki niskotonowe o úrednicy 13..17cm dzia³aj¹ doskonale aø do 2..3kHz, dziíki czemu uøycie g³oúnikûw úredniotonowych przestaje byê konieczne. Konstrukcja niektûrych mniejszych g³oúnikûw niskotonowych umoøliwia im zadowalaj¹ce odtwarzanie niskich czístotliwoúci w stosunkowo ma- Zwrotnica Bierna zwrotnica kaødemu z dwûch g³oúnikûw zapewnia przeznaczony dla niego zakres czístotliwoúci. Zosta³a starannie zaprojektowana, stosownie do w³aúciwoúci g³oúnikûw i obudowy. Radzimy nie uøywaê innych zwrotnic, ani innych g³oúnikûw, bo uzyskane wyniki z pewnoúci¹ bíd¹ duøo gorsze. Jak widaê na rys. 1 schemat kolumny jest bardzo prosty. G³Ûwnym podzespo³em sekcji dolnoprzepustowej jest filtr pierwszego rzídu (6dB/oktawÍ) z indukcyjnoúci¹ L1. ObwÛd R1-C1 koryguje wzrost impedancji g³oúnika przy wyøszych czístotliwoúciach, bez niego filtr nie dzia³a³by poprawnie. Rezystancja cewki L1 musi byê moøliwie najmniejsza, wiíc zosta³a ona nawiniíta skrítk¹ z siedmiu miedzianych drutûw o úrednicy 0,5mm, o sumarycznym przekroju ok. 1,4mm 2. DziÍki temu rezystancja d³awika wynosi tylko 0,52Ω. SekcjÍ gûrnoprzepustow¹ tworzy filtr trzeciego rzídu (18dB/ oktawí), sk³adaj¹cy sií z kondensatorûw C2 i C3 oraz indukcyjnoúci L2. Dzielnik R2-R3 zmniejsza moc dostarczan¹ do g³oúnika wysokotonowego o oko³o 5dB, dziíki czemu jego düwiík lepiej harmonizuje z düwiíkiem g³oúnika nisko-úredniotonowego. Zabieg taki stosuje sií czísto, zwykle bowiem efektywnoúci g³oúnikûw nie s¹ jednakowe. JakoúÊ kondensatorûw C1, C2 i C3 ma istotny wp³yw na düwiík, najlepiej wiíc uøyê przynajmniej polipropylenowych metalizowanych (MKS, Siemens). Projektant zaleca rûwnolegle po- ³¹czyÊ po dwa cienkofoliowe (KPSn), jako C2-1µF i 4,7µF, a jako C3-10µF i 4,7µF. Jednakøe ods³uch nie wykaza³ øadnych rûønic pomiídzy MKP i KPSn. Zwrotnica zosta³a obliczona dla czístotliwoúci rozgraniczenia 2kHz. G³Ûwnym celem by³o uzyskanie g³adkiego przejúcia z zakresu nisko-úredniotonowego do wysokotonowego, z czego wed³ug naszej opinii konstruktor wywi¹za³ sií bardzo dobrze. Rzut oka na charakterystykí czístotliwoúciow¹ kolumny na rys. 2 pozwala stwierdziê, øe punkt rozgraniczenia jest niezauwaøalny. Zwrotnica sk³ada sií z niewielkiej liczby podzespo³ûw, ³atwo jest wiíc j¹ zmontowaê na typowej gotowej p³ytce drukowanej do zwrotnic. Trzeba tylko pamiítaê, øe jak to widaê z rys. 1, oba g³oúniki s¹ po³¹czone ze zwrotnic¹ w tej samej fazie. Odwrotne ich po³¹czenie w znacznym stopniu pogorszy dzia³anie zespo³u. Obudowa Konstrukcja obudowy jest stosunkowo prosta. Sk³ada sií ona z szeúciu sklejonych ze sob¹ úcianek z odpowiednimi otworami. Elementy usztywniaj¹ce ani rozpûrki nie s¹ potrzebne. Moøna j¹ szybko zmontowaê pos³uguj¹c sií Rys. 2. Charakterystyka ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości zespołu głośnikowego Monitor A4. 36

Na liúcie elementûw figuruje solidna p³ytka z podwûjnymi wyprowadzeniami firmy Intertechnik, moøna jednak znaleüê inne, mniejsze, nadaj¹ce sií pomimo to do grubych przewodûw g³oúnikowych. Bywaj¹ p³ytki z dwoma wyprowadzeniami, a takøe z czterema, ich zastosowanie zaleøy od tego, czy jest przewidywane podwûjne okablowanie. T³umienie akustyczne osi¹ga sií przez pokrycie wyk³adziny o³owianej wzglídnie smo³owanego filcu warstw¹ pianki lateksowej z arkusza. PiankÍ tí trzeba bardzo starannie powycinaê wokû³ poszczegûlnych otworûw, aby nie kolidowa³a z wmontowywanymi g³oúnikami i kana³em bass-refleksu. Zwrotnica najlepiej mieúci sií na dnie obudowy. WewnÍtrznych po- ³¹czeÒ naleøy dokonaê dobrej jakoúci przewodami g³oúnikowymi. ZewnÍtrzne wykoòczenie obudûw zaleøy od indywidualnego gustu w³aúciciela. Obecnie bardzo popularne jest lakierowanie, choê fornir nie wyszed³ z mody. Lakierowanie najlepiej zleciê specjaliúcie (np. z samochodowego warsztatu blacharskiego), bo takie wykoòczenie bídzie ³adne i trwa- ³e. Rys. 3. Opatrzone wymiarami rysunki warsztatowe ścianek obudowy. rys. 3, trzeba jednak zwrûciê uwagí na kilka waønych szczegû- ³Ûw. Przede wszystkim g³oúnik wysokotonowy nie jest umieszczony na osi obudowy, co wraz z zaokr¹gleniami krawídzi przedniej p³yty jest konieczne dla uzyskania poprawnej charakterystyki promieniowania. Po drugie, otwûr bassrefleks zosta³ umieszczony nie jak zwykle z przodu, ale z ty³u obudowy. Sk³ada sií on z nieco stoøkowej rury z PCV o d³ugoúci 123mm i úrednicy oko³o 35mm. Niepoø¹danych rezonansûw úcianek obudowy unikniíto przez uøycie na úcianki boczne oraz gûrn¹ i doln¹ p³yty wiûrowej úredniej gístoúci o gruboúci 22mm, a na úciankí przedni¹ takiej samej p³yty o gruboúci 30mm. Wszystkie úcianki od strony wewnítrznej naleøy pokryê blach¹ o³owian¹ gruboúci 4mm (kosztowna!) albo filcem o tej samej gruboúci nasyconym lepikiem. Jeøeli prace stolarskie zostan¹ wykonane precyzyjnie, obudowa bídzie doskonale sztywna. Jak widaê na rys. 3, g³oúniki s¹ przy montaøu wpuszczone w p³ytí czo³ow¹. W przeciwnym razie charakterystyka przenoszenie nie by³aby p³aska. W prototypie rûwnieø p³ytka z wyprowadzeniami zosta³a wpuszczona w úciankí, ma to jednak tylko kosmetyczne znaczenie. Test laboratoryjny Monitor A4 po wstípnym sprawdzeniu przeszed³ testy laboratoryjne, a potem ekstensywne testy ods³uchowe. Testy laboratoryjne i ods³uchowe wykaza³y zgodnoúê bez jakichkolwiek niespodzianek. Wyniki ods³uchu przekroczy³y nawet wynikaj¹ce z pomiarûw oczekiwania, a g³oúniki brzmia³y lepiej, niø moøna sií by³o spodziewaê. Stosunkowo g³adka krzywa przenoszenia (rys. 2), wykazuj¹ca niewielkie uwydatnienie w okolicach 100Hz, nie wymaga komentarza. Ma³e wzniesienie 1,5dB w pobliøu 750Hz, poprzedzone ma³ym zag³íbieniem przy oko³o 500Hz nie maj¹ wielkiego wp³ywu na w³aúciwoúci akustyczne zespo³u. Nie s¹ z pewnoúci¹ wywo³ane przez sam g³oúnik niskoúredniotonowy, jego charakterystyka jest bowiem ca³kowicie p³aska. Ich przyczyna leøy w ma³ych wymiarach przedniej úcianki obudowy, jak to bywa w przypadku wiíkszoúci ma³ych obudûw. Krzy- 37

wa kropkowana przedstawia wyniki pomiarûw na wprost wylotu kana³u bass-refleks. Jest on dostrojony do 40Hz, co jeszcze dobitniej widaê na charakterystyce impedancji z rys. 4. WidaÊ z niej teø, øe impedancja nie spada poniøej 7Ω, zespû³ zatem moøe wspû³pracowaê z niemal kaødym wzmacniaczem mocy. Warto jednak pamiítaê, øe wzmacniacz taki powinien dysponowaê sporym zapasem mocy, poniewaø czu³oúê zespo³u nie jest wysoka: 85,5dB/W w odleg³oúci 1m. Rys. 4. Charakterystyka impedancji w funkcji częstotliwości zespołu głośnikowego Monitor A4 wykazuje, że impedancja nie spada poniżej 7Ω. Obniżenie przy 40Hz odpowiada rezonansowi kanału bass refleks. Test ods³uchowy Test laboratoryjny jest niezbídny, ale jakoúê g³oúnikûw moøna w pe³ni oceniê tylko przez ekstensywny test ods³uchowy. Monitor A4 jest ma³y i niepozorny, ale emituje niezwykle otwarty i wiarygodny düwiík. SzczegÛlnie dobrze odtwarza starannie przygotowane, øywe nagrania. Reprodukcja szczegû³ûw düwiíkowych w zakresie tonûw úrednich i wysokich niemal przypomina przetwornik elektrostatyczny. Tony niskie s¹ wytrawne oraz príøne i rozci¹gaj¹ sií w dû³ dalej niø moøna sií by³o spodziewaê. Punkt -3dB mieúci sií w pobliøu 40Hz. Jak sií moøna spodziewaê po dobrych g³oúnikach, Monitor A4 nie preferuje øadnego rodzaju muzyki. ZarÛwno muzyka klasyczna, jazz, jak i popularna s¹ odtwarzane jednakowo dobrze, g³adko i neutralnie. Charakterystyczne g³osy Luciano Pavarottiego, Lou Reed, Elli Fitzgerald czy Sary Brightman s¹ oddawane tak samo wiernie, jak skrzypce Icchaka Perlmana, klarnet Benny Goodmana i gitara Johna Williamsa. MÛwi¹c krûtko Monitor A4 jest jednym z tych zespo³ûw g³oúnikowych, przy ktûrych szybko sií zapomina o testowaniu i ca³kowicie poddaje s³uchanej muzyce. Nie moøna jednak zapominaê, øe wad¹ ma³ych kolumn, nawet tak dobrych jak Monitor A4, jest ograniczenie najniøszych czístotliwoúci. Ale jest ono naprawdí wyraünie odczuwane dopiero przy bezpoúrednim porûwnaniu z duøym zespo- ³em g³oúnikowym, WYKAZ ELEMENTÓW Rezystory R1, R2: 3,9Ω, 4W, niskoindukcyjny R3: 33Ω, 4W, niskoindukcyjny Kondensatory C1: 3,9µF, MKP, polipropylenowy Philips C2: 5,6µF, KPSn lub MKP (zob. tekst) C3: 15µF, KPSn lub MKP (zob. tekst) Różne LS1: głośnik 15W8530K00, Scan Speak LS2: głośnik D2904/980000, Scan Speak L1: 2,2mH, powietrzna Tritac 7 x 0,5mm L2: 0,39mH, powietrzna (z emaliowanego drutu miedzianego 0,71mm) ścianka przednia: płyta wiórowa 298 x 189 x 30mm ścianka tylna: płyta wiórowa 298 x 189 x 22mm ścianki boczne: płyty wiórowe 298 x 289 x 22mm ścianka górna i dolna: płyty wiórowe średniej gęstości o wymiarach 217 x 266 x 22mm płytka wyprowadzeń: np. Intertechnik T50/130 kanał bas refleks: Intertechnik HP35 (średn. 34, dług. 125mm) blacha ołowiana, albo filc nasycony lepikiem: 3 kawałki 25 x 33cm, grub. 4mm pianka lateksowa grubości 42mm o dziesiíciokrotnie wiíkszej objítoúci. Kana³ wylotowy bass-refleks znajduje sií w tylnej úciance obudowy, wiíc nie moøe byê ona umieszczana bezpoúrednio przy úcianie. Jednak testy ods³uchowe wykaza³y lepsze brzmienie obudowy ustawionej blisko úciany, niø w duøej odleg³oúci. Ustawienie takie dodaje niskim tonom nieco ciep³a, ktûrego brakuje przy wiíkszym oddaleniu. G³oúniki G³oúniki uøyte w Monitorze A4 s¹ produktami duòskiej firmy Scan Speak. By³o to samodzielne przedsiíbiorstwo, ktûre przed kil- 38

ku laty zosta³o przejíte przez firmí Vifa, i jest obecnie jej oddzia³em wytwarzaj¹cym produkty wysokiej klasy. WiÍkszoúÊ g³oúnikûw Scan Speak to wytwarzane rícznie g³oúniki stoøkowe i kopu³kowe. Wysokotonowy g³oúnik typu D2905/990000 (Revelator), produkowany od lat osiemdziesi¹tych, osi¹gn¹³ znakomit¹ renomí w úwiecie i jest powszechnie uwaøany za jeden z najlepszych g³oúnikûw kopu³kowych na rynku. Korpusy obu g³oúnikûw s¹ stosunkowo nowe. G³oúnik niskoúredniotonowy rûwnieø zosta³ nazwany przez producenta Revelatorem, co moøe byê uwaøane za oznaczenie wysokiej jakoúci. Jego korpus jest przystosowany do optymalnego przep³ywu powietrza i do wyj¹tkowo d³ugiej drogi ruchu cewki. DziÍki brakowi rezonansûw, doskona³emu t³umieniu wzmocnionej membrany celulozowej i liniowoúci jej gumowego zawieszenia, g³oúnik ten charakteryzuje sií niezwykle wiernym, jak na jego rozmiary, odtwarzaniem i dynamik¹. G³oúnik wysokotonowy jest reprezentantem nowego kierunku Scan Speak. Do niedawna wszystkie ìwysokotonowceî tej firmy mia³y membrany tekstylne. Typ zastosowany w Monitorze A4 jest wyposaøony w kopu³kí aluminiow¹. Na charakterystyce ciúnienia akustycznego kaødej kopu³ki istnieje kilka uskokûw (zer) przy czístotliwoúciach, przy ktûrych odleg³oúê pomiídzy wierzcho³kiem a brzegiem jest wielokrotnoúci¹ λ/2 tej czístotliwoúci w powietrzu. Powstaj¹ca w pobliøu tych punktûw rûønica fazy wywo³uje spadek osiowej sprawnoúci g³oúnika do zera. CzÍstotliwoúÊ f n, przy ktûrej powstaje zero, zaleøy od wysokoúci kopu³ki h. Dla aluminiowej kopu³ki 28mm o wysokoúci h = 5mm f n = c/λ = 345/5 * 10-3 = 69kHz a zatem pierwsze zero pojawia sií przy 34,5kHz, znacznie powyøej granicy s³yszalnoúci. Natomiast czístotliwoúê rezonansowa tego g³oúnika jest niska (500Hz). Odtwarzanie przy wyøszych czístotliwoúciach jest linearyzowane za pomoc¹ pojedynczo zawieszonego dyfuzora. DüwiÍk tego g³oúnika jest niezwykle otwarty, czysty i szczegû³owy. EE 39